Строение ног насекомых
ЛЕСНАЯ ЭНТОМОЛОГИЯ
Методические указания к лабораторным занятиям и самостоятельной работе студентов, обучающихся по направлению
Подготовки бакалавров
Лесное дело
Строение насекомых
Брянск 2012
Лесная энтомология. Методические указания к лабораторным занятиям и самостоятельной работе студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 250100 – Лесное дело. Строение насекомых. /Брянск:БГИТА, 2012. - 35 с.
Составитель: Шелухо В.П. – доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Рецензент: Тимошенко С.Г. - руководитель Брянского филиала Центра защиты леса Калужской области ФБУ «Рослесозащита»
На основе опыта преподавания учебной дисциплины приводятся теоретическое обоснование и методические рекомендации по проведению лабораторных занятий и самостоятельной работе студентов по лесной энтомологии по усвоению строения насекомых как основы для организации мероприятий по контролю численности вредителей леса, что направлено на повышение эффективности образовательного процесса и формирование определенных компетенций.
Для профессорско-преподавательского состава кафедры лесозащиты и охотоведения БГИТА, для студентов лесохозяйственного факультета.
Рекомендованы кафедрой лесозащиты и охотоведения, редакционно-издательской и учебно-методической комиссиями лесохозяйственного факультета БГИТА
Протокол № 20 от 8 октября 2012 г
Ведение
Переход к индивидуально-ориентированному обучению студентов является неотъемлемой частью современных методов активизации и повышения качества подготовки компетентных профессионалов. Подготовка бакалавров базируется на большом объеме самостоятельной работы студентов, полном обеспечении их разнообразными информационными ресурсами на базе информационных компьютерных технологий.
Данное методическое пособие является не только методическими указаниями к проведению лабораторных занятий по курсу лесной энтомологии, но и кратким методическим пособием к самостоятельному освоению студентами важнейшего раздела энтомологии – строения насекомых, знание которого необходимо для понимания физиологии данной группы животных, пониманию возможных путей воздействия на вредителей леса с целью управления их численностью и вредоносностью.
Курс лесной энтомологии входит в комплекс знаний, получаемых студентом при обучении лесному делу. Курс состоит из лекций, лабораторных занятий, летней учебной практики и дипломного проектирования. Лабораторные занятия проводятся в 6 семестре в объеме 28 часов. На занятиях студенты знакомятся с удивительным и разнообразным миром насекомых, с видами, полезными для хозяйственной деятельности человека, с вредными для леса насекомыми, получают навыки определения видов, знакомятся с биологией и экологией лесных насекомых, с комплексом мероприятий по ограничению численности вредителей, приобретают навыки биологической защиты растений.
Лабораторные занятия дополняют лекции, в необходимых случаях детализируют отдельные теоретические лекционные вопросы.
Опыт работы кафедры показывает, что курс лесной энтомологии требует от студента большого внимания, трудолюбия и тщательности при выполнении заданий по лабораторному практикуму. Следует помнить, что глубокие знания по любой дисциплине может дать только комплекс учебных занятий, в который входят лекции, учебная и производственная практики в лесу, дипломное проектирование, работа в студенческом научном кружке, экскурсии в природу и в музей.
Насекомые имеют большое значение как вредители, опылители, почвообразователи, много видов являются украшением природы.
Кафедра располагает хорошей лабораторией, научным оборудованием, современными методическими материалами, широко использует тестирование, применение разнообразных электронных носителей информации. Контроль успеваемости студентов осуществляется преподавателем путем систематического письменного или устного опроса, проверки конспектов. Проверка знаний по систематике насекомых проводится на фактическом материале (раздаточный материал насекомых, коллекции, препараты и пр.).
Тема: Строение насекомых
1 Знакомство с классами типа членистоногих
Насекомые относятся к обширному типу членистоногих — Arthropoda. Помимо насекомых в него входят разнообразные животные, имеющие твердый внешний скелет, расчлененный на сегменты.
Этот тип является самым многочисленным в животном мире. Он объединяет свыше 1,5 млн. видов (по отдельным оценкам 2…7 млн. видов). Представители этого типа весьма приспособлены к жизни в различных условиях среды, они играют огромную роль в жизни леса и биосферы.
Тип членистоногих состоит из 4-х классов (табл. 1). Необходимо усвоить отличительные признаки этих классов, указать полезных и вредных представителей. В рабочую тетрадь записывается табл. 1, характеризующая признаки этих классов.
По коллекциям рассматриваются признаки внешнего строения тела типичных представителей отдельных классов: мокрицы, раки, пауки, клещи, кивсяки, жуки, бабочки и т. д.
Таблица 1 Тип членистоногие - Arthropoda
| Классы членистоногих | Тело состоит из: | Усики | Ротовые органы | Ноги | Органы дыхания |
| Ракообразные в лесу: мокрицы | головогруди и брюшка | 2 пары | 3 пары | много пар | жабры |
| Паукообразные в лесу: пауки, скорпионы, клещи, ложные скорпионы | головогруди и брюшка | нет | 2 пары | 4 пары | легкие и трахеи |
| Многоножки в лесу: кивсяки, геофилиды, костянки | головы и червеобразного туловища | 1 пара | 3 пары | много пар | трахеи |
| Насекомые | головы, груди и брюшка | 1 пара | 3 пары | 3 пары | трахеи |
Класс насекомые - INSEKTA
Происхождение насекомых связывают с действием процесса олигомеризации (уменьшения числа однородных структур, выполняющих одинаковые функции) в процессе эволюционного развития от червеобразного членистого предка (рис 1).
К этому классу относятся шестиногие членистоногие, имеющие сложный цикл развития с превращением и тело, разделенное на 3 отдела. Передний отдел - это голова, несущая глаза, антенны и 3 пары ротовых частей. Следующий отдел — грудь, состоящая из 3 сегментов, каждый из которых обычно несет по паре ног; у летающих насекомых второй и третий сегменты груди несут также по паре крыльев. Задний отдел тела - брюшко. Оно состоит из 4…11 сегментов и не имеет ног. Последние сегменты брюшка обычно несут видоизмененные придатки, приспособленные для спаривания или для откладки яиц. Экзоскелет насекомых, как и других членистоногих, обеспечивает защиту внутренних органов и сохранение формы тела.
За исключением некоторых живородящих форм, все насекомые откладывают яйца. Непо-ловозрелые насекомые линяют несколько раз в течение своего развития до взрослой стадии и, как правило, при каждой линьке увеличиваются размеры тела и появляются специализированные органы.
Неполовозрелые насекомые не имеют крыльев. Единственным исключением являются некоторые поденки, у которых последняя кратковременная неполово-зрелая стадия уже имеет функциональные крылья. Неполовозрелые особи у насекомых с полным циклом развития внешне не похожи на взрослых (гусеница – бабочка) и могут не иметь структур, типичных для взрослых насекомых.
Насекомые представляют самую многочисленную по видам группу животных. Иногда численность насекомых бывает столь велика, что они образуют целые тучи.
Насекомые заселяют все типы экосистем планеты, за исключением глубин океана. Они живут в тропиках и являются одними из немногих постоянных обитателей района Южного полюса.
Приспособительные возможности насекомых
Насекомые являют собой самую высокоразвитую группу наземных артропод. Механические преимущества экзоскелета создали условия для дальнейшей специализации, обеспечившей им перевес над своими конкурентами. Благодаря наличию экзоскелета насекомые получили большую поверхность для прикрепления мускулатуры, прекрасные возможности для регуляции испарения воды, что особенно важно для животных с малыми размерами, почти полную защиту жизненно важных внутренних органов от внешних повреждений.
Наиболее важные черты специализации насекомых:
Крылья. Являются продуктом коренного, революционного развития животных (принцип ароморфоза). Способность к полету неизмеримо увеличила шансы насекомых на выживание и распространение по планете. Увеличились возможности для питания и размножения и появились новые способы избегания врагов. Расширение возможностей для добывания пищи открыло путь для использования более специфических ее источников, особенно в тех случаях, когда пища или места выплода имелись в ограниченном количестве и были труднодоступны.
Небольшие размеры. Эволюция насекомых шла в направлении развития большого числа мелких особей, нежели небольшого числа крупных. Это позволяло использовать многие новые необычные виды пищи, встречающиеся в небольших количествах, а также создавало больше возможностей для укрытия и избегания врагов. Недостаток малых размеров состоит в том, что поверхность тела непропорционально велика по сравнению с его объемом. Это сильно повышает испарение и делает наземную жизнь практически невозможной для животных с тонкими покровами тела. Приобретенный склеротизированный кутикулярный экзоскелет насекомых обеспечивает им регуляцию испарения, что позволяет им быть малого размера.
Полный метаморфоз. Жизненный цикл насекомых состоит из 4 стадий: 1) яйцо; 2) личинка, или питающая стадия; 3) куколка, или покоящаяся переходная стадия; 4) взрослое насекомое, или репродуктивная стадия (имаго). Такой тип жизненного цикла встречается у групп насекомых с наибольшим числом видов, в том числе у жуков и мух. Почти у всех насекомых с таким типом жизненного цикла рост происходит только за счет личиночного питания. У взрослого насекомого потребляемая пища в основном тратится на созревание половых продуктов. Разные жизненные задачи позволяют личинкам и взрослым особям жить в совершенно разных местообитаниях с разными условия существования, поскольку условия жизни личинки должны быть благоприятны для быстрого роста, а условия жизни взрослой особи - для спаривания и расселения. Полный метаморфоз открыл насекомым доступ к огромному числу разнообразных местообитаний и видов пищи, что привело к развитию сложных типов поведения. Полный метаморфоз позволяет виду использовать преимущества двух абсолютно разных типов местообитания и в то же время избегать многих их отрицательных сторон.
Полный метаморфоз отсутствует почти у половины отрядов, но у них появляются другие адаптивные особенности.
Увеличение числа видов. Основные причины, с точки зрения теории эволюции, приведшие к такому видовому разнообразию насекомых следующие:
1. Многие виды насекомых приспособлены к жизни только в узких рамках некоторых экологических факторов, таких, как хозяева, температура, влажность. При относительно небольших, но длительных изменениях климата, как это имело место в ледниковый период, ареал таких видов разбивается на изолированные части.
2. Благодаря способности к полету, крылатые насекомые могут перемещаться на большие расстояния, преодолевая с воздушными массами водные и другие преграды. В результате таких перемещений популяции насекомых могут заселить новые места обитания, географически изолированные от мест обитания основных популяций вида. Такие популяции-колонизаторы могут развиваться в новые виды.
3. Генетическая несовместимость между изолированными популяциями, выражающаяся в невозможности спаривания и развития потомства, может возникнуть у насекомых очень скоро из-за короткой продолжительности жизни одного поколения и привести к ускоренному видообразованию.
Ни один из этих факторов нельзя считать наиболее важной причиной того, что насекомые достигли огромного разнообразия и численности. Процесс может быть обусловлен и различными комбинациями этих и других факторов.
2 Отделы тела, их строение, функции и придатки
2.1 Расчленение тела насекомого на отделы:
голова, грудь, брюшко и их придатки
Объяснение к заданию
Наружные покровы насекомых представляют собой твердый экзоскелет, который служит опорой для прикрепления внутренней мускулатуры, придает жесткость телу насекомого. Стенка тела может быть достаточно гибкой или упругой, но растягиваться она способна лишь в течение короткого времени после линьки. Относительная гибкость тела обеспечивается за счет деления его на отдельные членики - сегменты, которые соединяются между собой с помощью эластичных перепонок.
Сливаясь между собой, сегменты образуют 3 отдела: голову, грудь и брюшко. На примере черного таракана или майского жука наиболее удобно разграничить эти отделы. Каждый из отделов несет придатки различного назначения (рисунок 2).
Порядок расчленения тела насекомого
Студент самостоятельно производит расчленение тела майского жука на 3 отдела: голову, грудь и брюшко.
В работе соблюдается такая последовательность: на предметном стекле жук кладется на спину и удерживается в таком положении препаровальной иглой. По границе головы и груди скальпелем отделяется голова. Затем отделяется брюшко, для чего линию реза скальпелем следует провести сразу же за третьей парой ног.
Оставшийся отдел груди разделяется на 3 составляющие его членика следующим образом: позади первой пары ног делается надрез, после чего легко отделяется переднегрудь. Затем делается укол иглой в вершину щитка (треугольник у основания надкрыльев), надкрылья разводятся в стороны и с брюшной стороны отделяется скальпелем второй членик груди (среднегрудь) с относящейся к нему второй парой ног. Этот членик очень узкий, и линия реза скальпелем должна пройти сразу же за второй парой ног. На стеклянной пластинке остается третий членик - заднегрудь. К средне- и заднегруди со спинной стороны прикрепляются по одной паре крыльев, а с брюшной — по одной паре ног.
Расчлененное таким образом насекомое раскладывается на стекле в порядке следующих друг за другом частей тела.
Рассматривая отдел головы, надо установить форму и положение ее у следующих насекомых: большой сосновый долгоносик, валежный короед, кузнечик, жужелица. Строение головной капсулы разбирается па примере майского жука. В зависимости от способа прикрепления головы выделяются основные прогнатический и гипогнатический типы (рисунок 3).
2.2 Голова и придатки головы
Головная капсула служит для размещения головного мозга (окологлоточного нервного кольца) и придатков. Капсула образована за счет срастания головных сегментов (5…6 шт) и прочна. Шесть туловищных сегментов, слившихся с предковой головной областью, или акроном, и вошедших в состав нынешней сложной единой структуры, которую мы называем головой, несли парные придатки.
Как и прочие придатки сегментов, относящиеся к остальным отделам тела насекомого, придатки головы произошли из простых ног, типичных для примитивных членистоногих. Таким прототипом, вероятно, стала нога трилобитов. Части головы называются по аналогии с частями головы человека (рисунок 4).
Наличник (клипеус). Эта область напоминает губу и лежит между фронтоклипеальным швом и верхней губой под глазами в передней части головной капсулы. Наличник срастается со лбом.
Лоб. Эта область располагается внизу передней части лица над наличником и ограничена с боков фронтальными швами.
Щеки. Щеки представляют собой нижнюю часть головы под глазами и позади лба. Иногда впереди на лицевой части между лбом и щеками имеется щечный шов; если же этот шов отсутствует, то определенной границы между щеками и лбом нет.
Темя. Область задней части головы над глазами.
Затылок. Эта область охватывает большую часть задней поверхности головы. Она отделена от темени и щек затылочным швом.
Зазатылок. Это - узкий кольцеобразный склерит, составляющий край затылочного отверстия. Он отделен от затылка зазатылочным швом, имеющимся практических у всех взрослых насекомых. Зазатылок несет затылочные мыщелки, с помощью которых голова причленяется к цервикальным склеритам шейной области.
Затылочное отверстие, через которое проходят пищевод, нервная цепочка, протоки слюнных желез, аорта, трахеи и свободная кровь. Внутри головы расположен комплекс перекладин, называемый тенториумом.
Задание
В лупу рассматриваются отдельные части головной капсулы (склериты): наличник, лоб, темя, щеки, виски, затылок, горло, шея. Отыскиваются усики, глаза, ротовое отверстие и ротовые аппараты (рисунок 4).
Придатки головной капсулы и ротовые аппараты.
Голова насекомых несет усики, глаза и ротовые органы.
2.2.1 Строение и типы ротовых аппаратов
Тремя важнейшими частями ротового аппарата являются верхние челюсти (мандибулы), нижние челюсти (максиллы) и нижняя губа (лабиум). Все они представляют собой результат видоизменения типичных парных конечностей членистоногих.
Эволюционно сложилось, что предки и древние насекомые питались твердой пищей – отмершей растительностью, поэтому первичным является ротовой аппарат грызущего типа. Все остальные типы ротовых аппаратов появились в процессе эволюции как адаптация к изменению пищи и способам ее добывания. На построение частей ротовых аппаратов использованы три пары конечностей предков насекомых.
Верхняя губа. В типичном случае представляет собой подвижный козырек, свисающий с края наличника и прикрывающий рот. Верхняя губа образовалась путем отчленения от надротового щитка лицевой части головы. Форма у различных насекомых значительно варьирует.
Верхние челюсти (жвалы, мандибулы). Являются измененными парными придатками 4 сегмента головной капсулы. В типичном случае они твердые, сильносклеротизированные, несут зубцы различной конфигурации и предназначены для откусывания крупных частиц пищи. У насекомых, питающихся жидкой пищей, лежащей на поверхности – редуцированы.
Нижние челюсти (максиллы). Располагаются непосредственно за мандибулами и являются парными придатками 5-го головного сегмента. Они имеют лишь боковое сочленение с основанием головной капсулы. Предназначены для измельчения крупных кусочков пищи, имеют членистое строение и несут щупики с размещенными на них органами химического чувства. Нижние челюсти у насекомых с сосущим типом ротового аппарата за счет нижнечелюстных щупиков образовали сосательную трубку (бабочки).
Нижняя губа. Членистое образование, представляющее собой частично сросшиеся парные придатки 6-го головного сегмента, закрывает ротовую полость снизу. Оно кажется единым элементом, но состоит из второй пары максилл (нижних челюстей), которые срослись вдоль средней линии и образовали функционально единую структуру. Части нижней губы соответствуют частям нижних челюстей. У насекомых с грызущее-лижущим типом ротового аппарата части нижней губы удлинились и образовали лакающий язычок (пчелы), а у видов с колюще-сосущим типом (комары, клопы) – хоботок. При колюще-сосущем типе аппарата все части исходного грызущего аппарата сильно удлинились и служат для прокалывания (прорезания) тканей и являются чехлом для нижнегубного хоботка. У клопов на ротовых частях имеется сустав, позволяющий укладывать хоботок в покое на грудь.
Порядок выполнения задания:
1. Производится расчленение грызущего ротового аппарата на составные части. Для этого используется голова расчлененного ранее майского жука. Через затылочное отверстие голова укрепляется на препаровальной игле. Скальпелем делаются надрезы в области правой и левой щеки и отделяется нижняя губа, несущая нижнегубные щупальца и жевательные лопасти. Затем отделяются нижние челюсти со щупальцами, верхние челюсти и верхняя губа. Выделенные части ротового аппарата рассматриваются в лупу. Рассматривается также грызущий ротовой аппарат других насекомых во взрослой стадии и у личинок жуков, черного таракана, стрекоз и др.
2. Ознакомившись со строением грызущего типа (основного), следует рассмотреть устройство колюще-сосущих ротовых органов. Для этого используются крупные клопы: вредная черепашка, ягодный клоп, сосновый подкорный клоп, комары и др. Отделив голову, следует рассмотреть строение «хоботка» и отдельных его щетинок. Взаимодействие ротовых частей при приеме пищи удобнее наблюдать у живых насекомых и их личинок.
3. Рассмотреть устройство хоботковых типов ротовых аппаратов: грызуще-лижущего у медоносных пчел и шмеля, сосущего - у бабочек бражников, лимоницы, капустницы и др.; колюще-сосущего - у клопов и комаров.
4. Определить типы ротовых аппаратов у других насекомых, предложенных в наборе.
5. Зарисовать основные типы ротовых аппаратов (рисунки 5.6.7.8).
Материал и оборудование: отчлененные головы майских жуков, предварительно распаренные; набор насекомых в коллекции: бабочки белянки, сосновой бражник, кузнечик, жужелица, щавелевый клоп, пчела или шмель, жук-олень. Бинокулярные микроскопы. Лупы, стеклянные пластинки для расчленения, препаровальные иглы.
2.2.2 Строение усиков (антенн)
Объяснение к заданию
В типичном случае у взрослых насекомых усики представляют собой пару подвижных членистых придатков, отходящих от лицевой поверхности, обычно между глаз. Основная функция усиков – служить местом расположения сенсилл (чувствительных элементов) химического чувства. Первый членик называют скапусом (основной), второй — педицеллумом (стволик), а все оставшиеся вместе – флагеллумом (жгутик). Прикреплен усик в усиковой ямке, иногда окруженной узким кольцеобразным усиковым склеритом. В эмбриогенезе усики развиваются из придатков 2-го головного сегмента. Усики чрезвычайно разнообразны по форме, и некоторые наиболее четко выраженные их типы имеют специальные наименования. У личинок усики, как правило, сильно редуцированы как в отношении длины, так и в отношении числа члеников. Форма и строение усиков используются при систематике насекомых для выделения крупных единиц – семейств (пластинчатоусые, усачи и др.).
Основные типы усиков представлены на рисунке 9. Головная капсула также несет зрительные структуры двух типов: сложные глаза и простые глазки.
Задание
1. Определить местоположение склеритов головной капсулы у майского жука. Для этого через затылочное отверстие голову насекомого укрепить на препаровальной игле и вращать ее, удерживая таким образом. Рассмотреть в лупу лоб, темя, затылок, наличники, виски, щеки, а также усики, глаза, глазки, ротовое отверстие, ротовые конечности.
2. Рассмотреть форму и положение головы у насекомых, предложенных в коллекции. Определить типы головной капсулы.
3. Зарисовать строение головной капсулы.
4. Рассмотреть типы усиков у различных насекомых, определить пол насекомых по различиям в строении усиков самок и самцов.
5. Зарисовать типы усиков.
Материалы и оборудование: набор насекомых в коллекциях или на пластинках — кузнечики, слоники, цикады, жужелицы, усачи, бабочки шелкопряда (самки и самцы), майский жук, слепень; лупы 10х, бинокулярные микроскопы.
2.3 Строение груди и её придатков
Объяснение к заданию
Грудь, состоящая из 3-х сегментов (передне-, средне- и задне- груди), несет с вентральной (нижней) стороны по одной паре членистых ног, а с дорзальной (верхней) стороны на 2-м и 3-м грудных сегментах располагаются 2 пары крыльев или их зачатков.
Ноги насекомых, состоящие из нескольких члеников, и крылья являются придатками груди.
Грудью называется отдел тела, лежащий между головой и брюшком. Он состоит из трех последовательно расположенных сегментов. Каждый сегмент тела насекомого представляет собой хитиновое кольцо. Хитиновые пластинки (склериты), образующие это кольцо, носят названия: спинные, верхние пли дорзальные пластинки, образующие полукольцо, - тергиты; нижние или вентральные - стерниты и 2 боковые стенки – бочки – плейриты (рисунок 10).
Тергиты 3-х грудных отделов называются последовательно: передне-, задне- и среднеспинка, стерниты соответственно: передне-, средне- и заднегрудка.
Рисунок 2 - Внешнее строение насекомого (расчлененный жук-олень, самец; (по В. Ф. Натали, 1968):
1 - нижняя губа; 2,3 - нижние и верхние челюсти; 4- верхняя губа; 5 - наличник; 6 - усики; 7 - голова; 8 - переднегрудь; 9 - передние ноги; 10 - среднегрудь; 11 - надкрылья; 12 - средние ноги; 13 - заднегрудь; 14 - крылья; 15 - задние ноги (а - тазики, б - вертлуги; в - бедра; г - голени; д - лапка); 16 - брюшко.
| Рисунок 3 - Типы головы: прогнотическая, гипогнатическая, опистогнатическая | Рисунок 4 - Голова черного таракана в различных положених:. А - голова спереди: 1-верхняя губа, 2-верхние челюсти, 3- наличник, 4-лоб, 5-усик, 6-глазок, 7-глаз, 8-щека; 9-шов; 10- темя; Б - голова сзади: 11-затылок, 12-затылочное отверстие; 13-глаз, 14-подподбородок, 15-подбородок, 16- язычки, 17-придаточные язычки, 18-нижнегубные щупики, 19-основной членик, 20-стволик, 21-внутренняя жевательная лопасть; 22-наружная жевательная лопасть, 23- нижнечелюстной щупик; В - голова сбоку: 24-глаз; 25- усик; 26-виски; 27-щеки; 28-наличник; 29-верхняя губа; 30- верхние челюсти, 31-нижние челюсти; 32-нижнечелюстной щупики, 33-нижняя губа, 34-нижнегубные щупики. |
| Рисунок 5 - Ротовые аппараты насекомых. А - ротовой аппарат грызущего типа (таракана); Б - ротовой аппарат грызуще-сосущего типа (пчелы); В - ротовой аппарат сосущего типа (бабочки); Г- ротовой аппарат колюще-сосущего типа (клопа); Д - ротовой аппарат колюще-сосущего типа (самки комара); Е - ротовой аппарат сосущего типа (самца комара): I - верхняя губа; II - верхние челюсти, или жвалы; III - нижние челюсти; IV- нижняя губа; V - подглоточник; 1 - подвесок (кардо), 2 - столбик (стинес), 3 – наружняя лопасть, 4 - внутренняя лопасть, 5 - щупик, 6 — предподбородок, 7 - подбородок, 8 - внутренние лопасти, 9 - наружные лопасти, 10 – щупик нижней губы | Рисунок 6 - Ротовые органы грызущего типа (черного таракана) (из кн. Богданова-Катькова). I - верхняя губа; II - верхние челюсти; III – нижние челюсти; IV - нижняя губа: очл - основной членик, ств – стволик, нл - наружная, вл — внутренняя жевательная лопасть, чщ - челюстной щупик, гщ – губной щупик, ппб - подбородок, пб - ложный подбородок. яз - язычок, пяз - придаточный язычок |
| Рисунок 7 - Голова снизу с сосущим ротовым аппаратом бабочки (А) и колюще-сосущим - клопа (Б) (по Кузнецову и Бей-Биенко и Скориковой): хоб — хоботок, гщ — губной щупик, вг — верхняя губа, вч — верхняя пара колющих щетинок (верхние челюсти), нч — нижняя их пара, нг — нижняя губа, ус — усик, гл — глаза, глк — глазки, лб — лоб | Рисунок 8 - Ротовые органы шмеля (по Холодковскому): 1 — верхняя губа, 2 — верхние челюсти, 3 — нижние челюсти (оч - основной членик, ст - стволик, асл - жевательные лопасти, щ - рудимент щупика); 4 - нижняя губа; ппб - ложный подбородок, пб - прементум, яз - язычок, нл - рудимент наружных жевательных лопастей, гщ - губной щупик) |
Рисунок 9- Типы усиков насекомых (по Богданову-Катькову):1 - щетинковидный усик, 2 - нитевидный, 3 - четковидный, 4 - пиловидный, 5 - гребенчатый, 6 - булавовидный, 7 - веретеновидный, 8 - пластинчатый, 9 - коленчатый, 10 - перистый, 11 - щетинконосный
Части усика: 1 – основной членик; 2 – стволик; 3 – жгутик; 4 - усиковая впадина.
Рисунок 10 - Схема строения грудного сегмента насекомого. А — общий вид; Б— поперечный разрез (по Обенбергеру и Снодграссу):сп — спинка, пл — плейрит, гр — грудка, птз — предтазик (субкокса), тз — тазик, б — бедро, г — голень, л — лапка, акс — аксиллярные склериты, кр — крыло, плс—плейральный столбик; внутренний скелет; плч — плейральный гребень, фур — фурка
Рисунок 11- Строение и типы ног (по Бей-Биенко, Богданову-Катькову):
1 - бегательная (жужелицы), тз - тазик, в - вертлуг, б - бедро, г - голень л - лапка, 2 - прыгательная (саранчи), 3 - копательная (медведки), 4 - плавательная (плавунца), 5 - хватательная (богомола), 6 - собирательная (медоносной пчелы)
| Рисунок 12 - Типы крыльев (по Веберу и Гуссаковскому). Л - сетчатое (переднее крыло золотоглазки); Б - перепончатое (переднее крыло пилильщика, пт - птеростигма); В - надкрылье жука; Г - полунадкрылье клопа | Рисунок 13 - Схема среднеспинки, прикрепления и жилкования крыла. Обозначения жилок пояснены в тексте (по Веберу): фр - передняя и задняя фрагмы, пщ - предщит, щ — щит, щк — щитик, зсп — заспинка, пш— парапсидальный шов, ш — V-образный шов, an — аксиллярные пластинки (показаны черным), юо - югальная область |
| Рисунок 14 - Типы брюшка насекомых: 1 – сидячее пилильщика; 3 –висячее осы, 4 – стебельчатое осы, 5 - наездника | Рисунок 15 - Придатки брюшка: 1 —грифельки (гр) и церки (ц) таракана, 2 —клещевидные придатки уховертки, 3 — яйцеклад кузнечика |
В тех отрядах, где крылья никогда не развиваются, эти 3 сегмента в главных чертах устроены примерно одинаково. Тергит и стернит пластинообразные, а плейральные склериты небольшие или недоразвитые.
У представителей крылатых насекомых 3 грудных сегмента сильно различаются между собой. Переднегрудь обычно сохраняет все те же части, что и в исходном состоянии. Среднегрудь и заднегрудь претерпели значительные изменения, связанные с развитием в каждом из этих сегментов мускулатуры, которая обеспечивать работу ног и крыльев. Плейрит значительно расширился, образовав крупную боковую пластину. С нижней части она несет коксальный отросток, к которому причленяется нога, а с верхней - крыловой отросток (плейральный столбик), к которому причленяется крыло. Сзади и спереди плейрит срастается со стернитом, а участки срастания образуют мостики впереди и позади тазиковых впадин.
Стернит, объединяясь с плейритом своими передними и задними частями, имеющими вид полос, образует впадину, в которой располагается тазик.
Строение ног насекомых
Основными придатками груди, имеющимися у всех насекомых, являются ноги.
Типичная грудная нога состоит из шести частей: тазика, вертлуга, бедра, голени, лапки. Тазик - этот отдел ноги, сочлененный с телом. Лапка взрослого насекомого обычно бывает разделена на 2…5 члеников.
В типичном случае насекомые имеют простые ноги, предназначенные для бега или ходьбы. Вместе с тем, у многих насекомых ноги претерпели самые разнообразные модификации, позволяющие выполнять и другие функции. К числу таких модификаций можно отнести ноги прыгательного типа с сильно увеличенным бедром, как у саранчовых; хватательные ноги, вооруженные острыми смыкающимися шипами и зубьями, как у хищного богомола; плавательные ноги с длинными щетинками или волосками и уплощенными частями, как у плавунца; копательные ноги с мощными зазубренными скребущими элементами, как например, у медведки, собирательные для сбора пыльцы, присасывательные – у мух (хождение по стеклу) (рисунок 11).
2.3.2 Строение крыльев
Объяснение к заданию
Крылья насекомых - уникальные образования, равных которым нет ни в одной из прочих групп живых существ. У таких животных, как птицы или летучие мыши, крылья представляют собой сильно видоизмененные передние конечности. У насекомых дело обстоит иначе. Их крылья — выросты стенки тела вдоль бокового края дорсального склерита, или спинки. В отличие от большинства других придатков тела насекомых крылья лишены собственной внутренней мускулатуры. Крылья, дающие возможность летать, стали одним из важнейших факторов процветания группы насекомых в целом. Ни одна другая группа беспозвоночных никогда не имела подобных органов.
Ныне живущие крылатые насекомые, в типичном случае имеют 2 пары крыльев, по одной паре на средне- и заднегруди. На переднегруди могут быть боковые листовидные выросты, однако подвижно сочлененные крылья всегда отсутствуют.
Строение. План строения крыла насекомого очень прост. Это складкообразное продолжение стенки тела, имеющей верхний и нижний мембранные слои и комплекс придающих жесткость опорных элементов, называемых жилками и идущих более или менее вдоль крыла. Продольные жилки связаны рядами поперечных жилок. Узор из продольных и поперечных жилок называется жилкованием. Между спинкой груди и крылом располагается узкая и гибкая мембранозная полоска, с которой связано несколько мелких склеритов. Варианты жилкования крыльев насекомых, имеющего важное значение при классификации отрядов, семейств и родов, поистине неисчислимы. Все эти разнообразные типы жилкования, очевидно, возникли от общего предкового типа.
По степени твердости хитина крылья могут быть однородными и различными. В первом случае обе пары имеют одинаковую консистенцию. При этом перепонка крыла может быть голой, прозрачной - у пчел, шмелей, стрекоз, или покрытой мельчайшими колбообразными чешуйками - у бабочек, или волосками - у ручейников.
Если же крылья первой пары отличаются от второй пары, то передние бывают твердыми, сильно хитинизированными, без ясно различимых жилок, роговые (у жуков) или пергаментовидные (у кузнечиков), или полужесткие, у которых основная половина крыла жесткокожистая, а вершинная часть - перепончатая (у клопов). Задние крылья во всех случаях остаются мягкими, перепончатыми.
У двукрылых насекомых (мух) задняя пара крыльев редуцирована, вместо них на заднегруди размещены жужжальца в виде столбиков с булавообразной головкой. Это видоизмененные задние крылья, функции которых до конца не выяснены (рисунок 12).
Каждая главная продольная жилка имеет свое название; они перечислены ниже в том порядке, в каком они располагаются в направлении от переднего к заднему краю крыла. Для некоторых жилок характерно определенное типичное ветвление. Для жилок указаны их общепринятые сокращенные обозначения (рисунок 13).
Костальная жилка (коста) как правило, образующая утолщенный передний край крыла, не ветвится и отходит от плечевой пластинки.
Субкостальная жилка идет сразу за костальной, всегда лежит на дне желоба между костальной и радиальной жилками. Она также обычно не ветвится и отходит от плечевой пластинки.
Радиальная жилка - следующая главная жилка. В типичном случае она толстая и связана у основания с медиальной пластинкой. Как правило, не делится на ветви.
Секторальная жилка отходит от медиальной пластинки и в типичном случае дихотомически разделяется на 4 ветви. Первое ветвление дает жилки, называемые соответственно передней и задней ветвями сектора.
Медиальная жилка также отходит от медиальной пластинки и дихотомически разделяется на переднюю и заднюю ветви, каждая из которых в свою очередь, делится обычно еще на две части.
Кубитальная жилка обычно двуветвистая. Почти во всех случаях это - сильно выступающая жилка, проходящая вдоль гребня складки.
Анальные жилки представляют собой пучок жилок, имеющих общее основание, которое непосредственно связано с третьим аксиллярным склеритом.
Югальные жилки предназначены для складывания крыла веером и укладывания его на спину.
Тип жилкования играет решающую роль при складывании крыла. Если жилкование сетчатое (стрекозы), то крыло в покое не складывается. Если поперечных жилок мало, то крыло может складываться веерообразно, при появлении югальной области крыло получило возможность для укладывания вдоль тела. У части насекомых, имеющих перепончатые крылья с малым количеством поперечных жилок и прерывающимися продольными, крылья могут складываться веером и в поперечном направлении раз или два (некоторые жуки).
Задание
1.Ознакомиться с особенностями строения крыльев у насекомых, предложенных в наборе.
2.Уяснить признаки, характеризующие типы крыльев у мух, бабочек, стрекоз, пчел, жуков, клопов, кузнечиков. Указать для каждого насекомого: количество крыльев, тип жилкования, особенности строения первой и второй пары.
3.Зарисовать схему строения крылового треугольника, отыскать углы и стороны треугольника на крыловых пластинках различных насекомых. Зарисовать схему первичного жилкования крыла насекомых.
Материалы и оборудование: коллекционные насекомые с расправленными крыльями - мухи, бабочки, стрекоза, пчела или шмель, майский жук, клоп щавелевый, кузнечик зеленый. Лупы 10х, бинокулярный микроскоп, препаровальные иглы.
2. 4 Строение брюшка и его придатков
Объяснение к заданию
Брюшко - самый задний отдел тела насекомого. Оно характеризуется довольно простым строением, если сравнивать его с грудным отделом, а у взрослых насекомых лишено ходильных ног. В примитивном состоянии оно состоит из 12 сегментов, но это встречается только у протур и у зародышей некоторых насекомых. Обычно же брюшко состоит из 10 или 11 сегментов.
На заднем конце брюшка могут быть придатки: яйцеклад, перки, грифальки, хвостовые нити и др.
Брюшко состоит из схожих по своему строению сегментов. На боках груди и брюшка располагаются дыхальца или стигмы, являющиеся наружными окончаниями внутренних дыхательных трубок-трахей.
Строение сегмента. Типичный сегмент взрослого насекомого состоит из 1) тергита, или спинной пластины, 2) стернита, или брюшной пластины, 3) боковых мембранных участков, связывающих тергит со стернитом, и 4) дыхалец, расположенных по одному на каждой стороне, обычно на боковой мембране.
Основные типы брюшка: сидячее, висячее (с перетяжкой на 2..3 сегменте), стебельчатое (2 или 3-й членики в виде трубки) (рисунок 15).
Придатки. Все придатки брюшка делятся на 2 группы: придатки, не связанные с размножением, и придатки, несущие репродуктивные функции (спаривание и откладывание яиц). У большинства взрослых насекомых придатки, не связанные с размножением, на брюшных сегментах отсутствуют. К придаткам, связанным с размножением, относятся в основном придатки восьмого и девятого сегментов.
Придатками брюшка у самок является яйцеклад (истинный – у прямокрылых и пилильщиков настоящих; ложный – многих других насекомых), у самцов - части копулятивных органов. Настоящий яйцеклад представляет собой специальный орган из жестских хитиновых пластинок саблевидной, трубчатой, пильчатой или игловидной формы; он располагается на 8-9 сегментах брюшка. У других насекомых яйцеклад может быть мягким, втяжным. Такой яйцеклад образуется последними, сильно суженными члениками брюшка, его называют телескопическим или ложным (жуки, двукрылые) (рисунок 15).
Мужские наружные придатки (гениталии) насекомых также весьма разнообразны по своему строению. Они часто являются систематическим признаком при определении насекомых,
Задание
1. Рассмотреть строение брюшка и его сегментов, определить типы брюшка у насекомых, предложенных в наборе. Ознакомиться со строением настоящего и ложного яйцекладов и другими придатками брюшка.
2. Зарисовать различные типы брюшка.
Материалы и оборудование: насекомые с харктерными формами брюшка - пилильщики, шмели, наездники, самка кузнечика, серый длинноусый усач, пчела, бабочка. Препаровальные иглы, лупы 10х.
3 ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ТЕЛА НАСЕКОМОГО
Объяснение к заданию
В процессе занятия студент изучит приемы (метод) вскрытия взрослых насекомых (имаго) и их личинок.
Для вскрытия используются свежие майские жуки, черные тараканы, личинки крупных насекомых. В работе придерживаются такой последовательности. Заранее умерщвленных парами эфира или хлороформа насекомых держат пальцами и с помощью ножниц производят неглубокий двусторонний боковой надрез вдоль всего тела. Затем насекомое брюшной стороной вниз помещают в препаровальную ванночку, укрепляют его булавками к дну ванночки и осторожно вливают воду. После этого препаровальными иглами приподнимается спинная хитиновая покрышка (тергиты), которая укладывается рядом с телом насекомого. На оставшемся препарате иглой осторожно удаляют жировую ткань и мышцы в области груди. Иглой расправляют слюнные железы и их резервуары, мальпигиевые сосуды, трахеальные трубочки и пищеварительный аппарат. На брюшных стернитах рассматриваются брюшная нервная система и органы размножения.
На живых личинках из сем. пластинчатоусых или других насекомых с прозрачным хитиновым покровом рассматриваются — сердце и пульсация крови, брюшные нервные тяжи, устройство стигм (дыхалец) и кишечника.
В рабочей тетради зарисовываются органы насекомого и такой последовательности:
3.1 Структура и функции скелета
Отличительной чертой насекомых является наличие у них хитинового экзоскелета, представляющего собой наружный покров тела и секретируемого клетками гиподермы. Основную часть покрова составляет кутикула, но помимо этого его наружная поверхность несет множество волосков и сенсорных рецепторов, а внутренняя — специальные выросты (аподемы и апофизы), к которым прикреплены мышцы. Экзоскелет находится снаружи тела и защищает насекомое не только от хищников, но и от механических повреждений, охлаждения и высыхания, определяет форму и очертания тела насекомого. Специальные слои экзоскелета создают барьер для проникновения жидкостей, патогенных организмов и инсектицидов. Потеря воды путем испарения представляет наибольшую опасность для наземных организмов, а среди насекомых большинство ведет наземный или воздушный образ жизни, по крайней мере, в течение части своего жизненного цикла. Испарение является функцией поверхности тела, а не объема, и при уменьшении размеров тела отношение поверхности тела к его объему увеличивается. Таким образом, поскольку насекомые — одновременно и мелкие, и наземные животные, перед ними стоит острая проблема защиты от излишнего испарения того небольшого количества воды, которое содержится в их теле. Эту проблему насекомые решают, используя свойство кутикулы быть непроницаемой для водяных паров.
Кожа насекомого состоит из кутикулы, гиподермыи базальной мембраны (рисунок 16).
Кутикула составляет наружную часть кожи, не клеточного строения и представляет собой в основном продукт выделения гиподермы. Кутикула несет скульптурные выросты (бороздки, шипики, образует физическую металлическую окраску покровов. В своей основе кутикула эластична и гибка, но очень часто она подвергается уплотнению, или склеротизации. Она слоиста и подразделяется на два основных слоя - наружный и внутренний. Наружный слой, или эпикутикула, очень тонка, толщиной 1…4 мкм, она хорошо развита у наземных насекомых, непроницаема для воды и плохо смачивается водой, т. е. гигрофобна, что позволяет избежать воздействия сил поверхностного натяжения при контакте с водой. У почвенных и водных насекомых эпикутикула или не выражена или лишена воскового слоя.
Внутренний слой, или прокутикула, во много раз толще эпикутикулы, достигает толщины в несколько сот микрометров. Она дифференцирована на два слоя: экзокутикулу и эндокутикулу, различающиеся по плотности вещества. Эндокутикула обычно рыхлая. Кутикулой выстлана также пищеварительная, дыхательная системы, часть органов системы размножения.
Гиподерма состоит из одного слоя клеток. Она образует кутикулу и структурные образования (волоски, чешуйки). Базальная перепонка - неклеточное многоядерное образование – отделяет кожу от полости тела.
Кутикула пронизана большим количеством поровых канальцев (несколько тысяч на 1 см2, через которые из тела диффундирует углекислый газ и выводятся наружу секреты экзокринных желез.
Внутренняя полость тела насекомых диафрагмами разделена в продольном направлении на три синуса (отдела): верхняя - отделяет перикардиальный синус (размещено сердце и мышцы кровеносной системы), нижняя – отделяет брюшной перинейральный синус (размещены узлы (ганглии) брюшной нервной цепочки. Средний синус предназначен для размещения всех остальных систем внутреннего строения и называется висцеральным (рисунок 17).
Спинная (верхняя) диафрагма и синус. Снизу к сердцу прикреплены парные крыловидные мышцы, часто полностью отделяющие основную полость тела от области, прилежащей к сердцу и образующие верхнюю диафрагму.
Вентриальная диафрагма. У многих насекомых имеются пучки мышц, расположенных над брюшной нервной цепочкой, подобно крыловидным мышцам, образующим диафрагму под сердцем; такие пучки образуют вентральную диафрагму. Их растяжение и сокращение вызывает ток крови в заднем и латеральных направлениях.
3.2 Строение мышц насекомого
Тело насекомого снабжено сложной системой мышц, управляющих всеми движениями тела и конечностей (до 2000 пучков мышечных волокон). Мышцы содержат белок актомиозин, ускоряющий высвобождение энергии из молекул АТФ, из-за чего насекомые сильны и их крыловые мышцы способны сокращаться до 1000 раз в секунду.
Мышцы не образуют сплошного слоя, а приурочены к определенным участкам тела и входят в состав отдельных органов насекомого. В зависимости от их расположения и функций, мышцы делятся на три категории.
Висцеральные мышцы. Окружают пищеварительный тракт и протоки половых желез, вызывая их перистальтику. Пучки волокон могут быть круговыми, продольными и косыми. Открывающие и запирающие механизмы дыхалец и ротовой аппарат снабжены специальной мускулатурой. В работе кровеносной системы также участвуют пучки мышечных волокон.
Сегментарные мышцы. Сегменты тела насекомого связаны между собой целой серией мышечных пучков. Тергиты брюшка связаны продольными дорсальными, а стерниты - продольными вентральными мышцами. Тергит и стернит каждого сегмента связаны косыми или поперечными дорсо-вентральными мышцами. На груди заметны наиболее крупные пучки мышечных волокон, управляющих движением ног и крыльев. Мускулатура груди и брюшка у разных насекомых имеет свои хорошо выраженные особенности.
Мышцы конечностей. Подвижные конечности насекомых снабжены мускулатурой самого разного размера и строения. Мандибулы насекомых с грызущим ротовым аппаратом имеют несколько связанных с ними групп мышц, заполняющих собой большую часть головной капсулы, но внутри самих мандибул мышц нет. Движением сегментированных придатков, усиков и ног управляют не только мышцы, расположенные в теле насекомого, но и межсегментарные мышцы самих придатков.
3.3 Пищеварительная система
Пищеварительная система представлена кишечным каналом и придаточными образованиями в виде различных желез, связанных с ним прямо или косвенно. В типичном случае они включают слюнные железы, слепые выросты желудка и мальпигиевы сосуды (рисунок 18, 19).
Кишечный канал начинается с ротового отверстия, а заканчивается анальным отверстием на конце брюшка. Кишечный канал разделен на 3 хорошо выраженных отдела: переднюю кишку, среднюю кишку и заднюю кишку, между отделами есть клапаны. Передняя кишка и задняя кишка образовались путем впячивания эктодермы зародыша; средняя кишка (собственно желудок) образовалась из эндодермы.
У некоторых примитивных насекомых все 3 отдела кишечного канала имеют вид простой трубки. У большинства же насекомых каждый отдел дифференцирован на специализированные подотделы, выполняющие определенные функции.
Передняя кишка разделена на 3 основные части: 1) пищевод, в виде длинной или короткой трубки; 2) расширенный зоб; 3) мышечный желудок в виде плотной мускулистой складки непосредственно перед средней кишкой.
Средняя кишка - отдел кишечного канала, в котором переваривается основная часть пищи. Обычно он представляет собой трубку, но иногда разделен на несколько частей. Средняя кишка нередко часто имеет несколько выростов, называемых слепыми отростками. Процесс пищеварения начинается с гидролиза сложных веществ (жиров, белков, углеводов) с переводом и в коллоидные растворы и молекулы их проникают в стенки кишечника.
Задняя кишка имеет неодинаковое строение у разных насекомых, но в большинстве случаев подразделяется на трубчатую переднюю часть - толстую кишку и расширенную заднюю часть - прямую кишку, на конце которой находится анальное отверстие. В задней кишке из пищевых остатков удаляется вода и формируются каловая масса.
Слюнные, железы. У большинства насекомых имеется пара желез, лежащих под средней кишкой. Протоки желез соединяются обычно в области головы, образуя непарный проток, открывающийся в ротовую полость. У большинства насекомых слюнные железы секретируют слюну, как у тараканов. У гусениц, бабочек и личинок перепончатокрылых эти железы секретируют шелк, используемый для постройки личиночных ячеек и куколочных коконов. У кровососущих насекомых лабиальные железы секретируют антикоагулирующее вещество, препятствующее свертыванию поглощенной крови.
3.4 Кровеносная система
Кровеносная система включает ткани и органы, обеспечивающие циркуляцию крови по телу и саму кровь. У позвоночных кровь протекает только по специальным сосудам (артериям, венам, капиллярам). Такая кровеносная система называется замкнутой. У насекомых кровь свободно течет в полости тела, омывая различные ткани и органы. Только часть своего пути она проходит через специальный орган - спинной сосуд (сердце), расположенный в верхней части тела. Он работает как насос, накачивая кровь из задней части тела и выпуская ее в полость головы. Отсюда кровь снова течет в полость тела, попадает в сердце, вновь перекачивает вперед и т. д. Такая кровеносная система называется незамкнутой. К кровеносной системе относятся и мелкие дополнительные насасывающие органы, расположенные вблизи или внутри конечностей (по одному или более), а также специальные клетки - фагоциты, разбросанные по всему телу, и объемистое жировое тело, осуществляющее накопление и синтез запасных питательных веществ (рисунок 20).
Рисунок 16 - Строение скелета (кожи) насекомого( по Веберу): 1 - шипик, 2 - эпикутикула, 2 - экзокутикула, 3 - эндокутикула, 4 - гиподерма, 6 - трихогенная (образующая волосок) клетка, 5 - базальная мембрана, 7 - волосок, пор - поровой каналец
|
Рисунок 17 - Схема поперечного разреза тела насекомого (из кн. Шванвича): сс — спинной сосуд, пк — перикардиальные клетки, вд — верхняя диафрагма, кш — кишечник, жт — жировое тело, нд — нижняя диафрагма, не — брюшная нервная цепочка
Рисунок 18 - Внутреннее строение самца черного таракана при вскрытии сверху (по Холодковскому): пщ — пищевод, р — резервуар слюнной железы, слж — слюнная железа, з — зоб, мж — мышечный желудок, со — слепые отростки, срк — средняя кишка, пк — прямая кишка, нц — брюшная нервная цепочка, тр — трахеи, с) — дыхальца, с — семенник, сп — семяпроводы, пж — придаточные железы
Рисунок 19 - Пищеварительная система. А — жука жужелицы; Б — черного таракана (по Бейеру и Веберу): пщв —- пищевод, слж — слюнная железа, р — ее резервуар, зб — зоб, мж — мышечный желудок, срк — средняя кишка, ело — ее слепые отростки, мс — мальпигиевы сосуды, з/с — задняя кишка, пк — прямая кишка
Рисунок 20 - Кровеносная система. А - схема расположения клапанов при движении крови; Б - спинная стенка тела медведки; В – спинной сосуд пчелы (по Граберу и др.): кл - клапан, у - устьице, ао - аорта, сер - сердце, крм - крыловидные мышцы
Рисунок 21- Трахейная система. А - окончание трахеи с трахеолами; Б - главнейшие стволы трахей у черного таракана; В - схема поперечного ветвления трахей в сегменте; Г - схема продольных стволов в сегментах (по Веберу и др.):
трл - трахеолы, тр - трахеи, тен - тенидии, сер - сердце, вд - верхняя диафрагма, к - кишечник, ст - стигма, нд - нижняя диафрагма, нц - нервная цепочка
Рисунок 22 - Трахейные жабры. А - личинка жука вертячки; Б - личинка поденки (с удаленными левыми крыльями); В - схема трахеации жабр (по Вейссьеру и др. из кн. Кузнецова) : ж — жабры, тр — трахеи
| Рисунок 23 - Половая система самца перелетной саранчи (по Ивановой): с - семенники (слившаяся пара их), сп - семяпроводы, ж - придаточные половые железы, ск - семяизвергательный канал, ко - копулятивный орган | Рисунок 24 - Половая система самки перелетной саранчи (по Поспелову) и типы яйцевых трубочек: я - яичник, яв - яйцеводы, сп - семяприемник, няв - непарный яйцевод, яц - яйцеклад А - паноистический; Б - политрофический; В - телотрофический: фил - филамент, гер - гермарий, о - ооциты, в - вителлярий, фэ - фолликулярный эпителий, я - яйца |
Рисунок 25 - Схема эндокринной системы насекомых и переднего отдела центральной нервной системы (Бей-Биенко): кш — кишечник, ну — надглоточный узел, нск — нейтросекреторные клетки головного мозга. прц — протоцеребрум, дц — дейтоцеребрум, тц — тритоцеребрум, глд — глазные доли, пгу — под- глоточный узел, кдт — кардинальные тела, прил — прилежащие тела, пгрж — переднегрудная железа, гнг — ганглии брюшной нервной цепочки
Рисунок 26 - Схема разных степеней слияния узлов брюшной нервной системы у мух. А - длинноусые (мотыль); Б - прямошовые короткоусые; В -круглошовые (по Брандту и др.): гр — грудные узлы, бр — брюшные узлы; цифрой обозначены порядковые номера узлов
| Рисунок 27 - Схема кутикулярной части различных типов сенсилл. А - трихоидная сенсилла со щупальца мухи; Б - базиконическая у саранчового; В - стилоконическая на хоботке бабочки; Г - целоконическая у саранчового; Д - плакоидная у наездника; Е - ампу- ловидная у муравья (по Иммсу из кн. Кузнецова) | Рисунок 28 - Передняя голень кузнечиков с отверстием тимпанального органа (О) (по Бей-Биенко): 1 - открытое овальное, 2 – щелевидное | Рисунок 29 - Схематический разрез (А) и фасетки на поверхности (Б) сложного глаза (из кн. Болдырева): р - роговица, хрк - хрустальный конус, с - клетки сетчатки |
| Рисунок 30 - Схема строения омматидия аппозиционного глаза на продольном (А) и поперечном разрезах (Б—Г) (по Иммсу): хр - хрусталик, хрк - хрустальный конус, пгк - пигментные клетки, рет - ретинальные (зрительные) клетки, раб - рабдом | Рисунок 31 - Схема простого глаза (по Шванвичу): хр - хрусталик, рб - рабдом, пг - пигментированная гиподерма, рет - ретинальные клетки, пер - пигментные клетки ретины | Рисунок 32 - Ориентация по солнцу и искусственному источнику света. Б - светокомпасное движение к искусственному источнику света (по Брюну и Буденброку): а - постоянный угол |
Кровь (гемолимфа)состоит из жидкой плазмы и различных свободноплавающих клеток – гемоцитов (кровяных телец). Кровь имеет различный цвет, зависящий от состава пищи и в переносе кислорода практически не участвует. Функции крови: перенос питательных веществ и продуктов обмена, у части групп – защитная функция (нарывники, тлевые коровки и др.), тургорная функция.
Спинной сосуд расположен непосредственно под дорсальной поверхностью тела и простирается от заднего конца брюшка до переднего конца головы. Он является главным пульсирующим органом, вызывающим циркуляцию крови и разделен па 2 отдела: задний - сердце и передний - аорту. Обычно сердце подразделено на несколько вздутых камер, соответствующих сегментам тела, с сужениями между ними (до 9 шт.). Каждая камера имеет пару отверстий (остий), через которые кровь попадает в камеру. Аорта - простая трубка, отходящая от сердца. У некоторых насекомых она также может пульсировать. К камерам сердца прикреплены парные крыловидные мышцы.
3.5 Органы дыхания
У насекомых кислород для дыхательных процессов поступает непосредственно из атмосферы через отверстия в теле (стигмы или дыхальца), которые расположены на груди (2 пары) и брюшке (до 8 пар). По телу воздух, позднее кислород, по трахеям (трубочкам, выстланным хитином и с хитиновыми спиральными тенидиями), которые многократно ветвятся, поступает непосредственно в группы клеток тела.
Тонкие окончания трахей делятся на крошечные капиллярные трубочки, или трахеолы, диаметром не более 1 мкм. Трахеолы разветвляются между клетками и оплетают их, являясь функциональной частью системы, обеспечивающей диффузию кислорода в клетки тела (рисунок 21).
Функции трахейной системы: поступление воздуха и кислорода к клеткам; участие в выведении углекислоты; поддержание внутренних органов за счет своей прочности; испарение излишков воды.
Дыхальца имеют замыкающий механизм – степень их открытия зависит от концентрации углекислоты и влажности среды.
У многих личинок, живущих в воде возникли трахейные жабры, позволяющие улавливать кислород из воды и подавать его в трахейную систему (рисунок 22). При линьке личинок заменяется и кутикулярная выстилка трахей.